Ansökningar

Webb-teleskopet kan bekräfta om en av Saturnus månar innehåller livstidskomponenter

Senare i år kommer rymdteleskopet Webb att tillåta forskare att söka efter några av livets byggstenar i den disiga kolväteatmosfären på Saturnus största måne, Titan.

NASA Planetary World Conor Nixon och hans kollegor förväntar sig inte att hitta utomjordingar på Titan, men de kan hitta några ledtrådar om hur livet samlas av liknande kemiska föreningar här på jorden, och hur det kan komma i andra världar, som Enceladus eller TRAPPIST-1E . . Och vad Nixon och hans kollegor hittade i Webb-data kan hjälpa till att vägleda NASA:s Dragonfly-uppdrag när det spränger iväg mot Titan 2026.

Vad är nytt – Nixon och hans team kommer att kombinera data från webbverktyget MIRI och leta efter bevis på två ringformade molekyler som kallas pyridin och pyrimidin: prekursorerna som bildar kärnbaserna (eller “bokstäverna”) i DNA och RNA. Om du till exempel lägger till bara två atomer till en pyrimidin, kan du bilda en kärnbas som tymin, cytosin eller uracil. Därifrån har du ett bra försprång på att bygga gener och skapa liv.

Forskare har redan hittat bevis på en mycket liknande ringformad molekyl som kallas bensen på Titan. Bensen är en sexkolsring med sex väteatomer på utsidan, men Nixon beskriver den som “en sorts hörnsten i komplex organisk kemi.”

“Om du börjar titta på aminosyror och nukleobaser så är det baserat på ringstrukturen”, säger Nixon. omvänd. “Idén att bilda ringar är väldigt grundläggande, väldigt grundläggande för att göra verkligt riktiga molekyler.”

Detta beror på att ringformade strukturer som bensin är mycket stabila och även mycket mångsidiga. Tänk på den grundläggande ringstrukturen som en standard till vilken kemiska reaktioner kan lägga till olika bindningar för att bilda olika organiska molekyler. Byt ut två av kolatomerna mot kväve, lägg till lite olika tillbehör på utsidan, så får du pyridin och pyrimidin, strukturen som kärnkraftsgrunderna är uppbyggda på. Molekyler som pyridin och pyrimidin är ett slags mellansteg mellan saker som bensen och bokstäverna som stavar ditt genom.

Nixon och hans kollegor vill med andra ord veta om livets byggstenar, eller kanske bara byggstenarna, är sammansatta av kemiska reaktioner i Titans atmosfär.

Laboratorieexperiment här på jorden simulerade blixtar eller ultraviolett strålning i Titans atmosfär, och de experimenten visade att energin under rätt förhållanden kunde utlösa kemiska reaktioner som omvandlar enkla molekyler till mer komplexa sådana som pyrimidiner.

“Vi vet att det kan hända på Titan”, säger Nixon, “men vad vi inte vet är om det händer på Titan.”

NASA:s rymdfarkost Cassini tog den här bilden av Saturnus och dess största måne, Titan.NASA

Nixon och hans team är optimistiska. Under sina sista ödesdigra banor 2017 kikade rymdfarkosten Cassini genom Titans övre atmosfär och tog prover från dess inbyggda masspektrometer, som sorterar molekyler efter massa för att berätta för forskare vad något är gjort av. Cassinis spektrometer rapporterade att partiklar i Titans atmosfär har ungefär rätt massa för att vara byggstenarna Nixon och hans kollegor letar efter.

Men när Nixon och hans team undersökte Titans atmosfär med ALMA (Atacama Large Millimeter Array, Chilean Radio Telescope) 2020 fann de inga bevis på pyridin eller pyrimidin. Det är möjligt, säger han, att de två molekylerna är närvarande, men inte i tillräckligt stora mängder för att ALMA ska kunna se.

“Men vi kommer att fortsätta försöka”, säger Nixon. “Vi tror att genom att använda känsligare verktyg, som Webb, eller med längre ledtider i ALMA, eller genom att göra några uppdateringar av ALMA, kan vi så småningom upptäcka dessa molekyler.”

I oktober kommer Webbs NIRCam-, NIRSpec- och MIRI-instrument att mäta de infraröda spektra av Titans atmosfär och avslöja kemikalierna som flyter i detta orangea dis. Eftersom dessa instrument är känsligare än tidigare markbaserade eller rymdbaserade teleskop, och eftersom de studerar infraröda våglängder som Cassini inte täckte, finns det en chans att Webb kanske kan se vad tidigare observationer missat.

Oktoberobservationerna är en del av en större studie av Titans atmosfär och klimat.

“När det gäller den stora globala bilden av Titan så hänger allt ihop”, säger Nixon. – Även klimatet på jorden är till exempel relaterat till möjligheten att försörja liv. Så en del av det andra arbetet vi kommer att göra kommer verkligen att bidra till att kasta ljus över den stora bilden.”

Varför spelar det någon roll – Om Nixon och hans kollegor hittar molekyler som pyridin och pyrimidin på Titan, kommer de att berätta för oss att prebiotisk kemi, den typ av reaktioner som leder till livets byggstenar, kan inträffa i en värld som Titan. Detta lägger i sin tur till den växande mängden bevis för att prebiotisk kemi är förvånansvärt vanligt på alla möjliga platser i vårt universum.

Detta betyder inte nödvändigtvis att livet i sig är vanligt (eller lätt att hitta), men om komponenterna i en levande cell är lätt tillgängliga i ett brett spektrum av miljöer, från interstellärt damm till Titans disförorenade himmel. också vara för astrobiologer. Att se hur kemiska byggstenar bildas och reagerar under en mängd olika förhållanden kan hjälpa astrobiologer att förbättra sitt sökande efter liv i andra världar.

På kort sikt kan dock hitta mer komplexa organiska molekyler på Titan också bidra till att lägga grunden för det. NASA:s Dragonfly-uppdrag som kommer att skicka ett roterande flygplan för att söka efter kemiska spår av liv, eller dess byggstenar, 2026.

Konstnärens återgivning visar hur Dragonfly kommer att landa och sedan lyfta för att hoppa från en plats till en annan på Titans yta.NASA

“Expeditionen kommer att ha ett begränsat antal platser som de kan besöka och ett begränsat antal upplevelser som de kan göra”, säger Nixon. “Och jag tror att en del av det arbete vi kan göra inom astronomi verkligen kommer att hjälpa dem att ta reda på vad de letar efter.”

Vad kommer härnäst – När forskare hittar det de letar efter uppmanar det dem alltid att leta efter nästa sak. I fallet med Titan kallas följande för en funktionell sidogrupp: Olika arrangemang av atomer fäster vid den centrala ringen av en molekyl som pyrimidin, som de olika verktyg som finns i en schweizisk armékniv. Det är de funktionella sidogrupperna som omvandlar pyrimidin till exempelvis cytosin eller uracil.

Nixon säger att hans team planerar att leta efter de funktionella grupperna i andra, ännu enklare molekyler.

“Det är en del av den andra uppgiften vi också ska göra: leta efter funktionella molekyler som inte är ringmolekyler.”

Men om webbverktyg inte visar några bevis på pyridin eller pyrimidin, kommer sökningen att fortsätta. Dragonfly-uppdraget kan vara det näst bästa hoppet för att hitta dessa och andra viktiga kemiska byggstenar i livet.

“Jag är verkligen övertygad om att om vi inte hittar några av dessa partiklar i atmosfären tidigt, kommer de nästan säkert att hitta dem på ytan”, säger Nixon, eftersom Dragonfly kommer att kunna gräva ner sig i själva ytan, där dessa partiklar kan vara mer koncentrerade. . “Och jag är ganska säker på att de kommer att hitta kärnkraftsbaserna också.”

Men det är ett gigantiskt steg från kärnbaser till DNA, för att inte tala om verkligt utomjordiskt liv.

“Hur får man dem att gå längre än att bara vara molekyler och faktiskt börja göra riktiga saker? När de lagrar information överför de information från generation till generation och bildar lipidmembran. Det är ett helt annat steg, säger Nixon.

Just nu är det också en rörelse som vi inte ens helt förstår när det kommer till vårt eget evolutionära ursprung. En del av astrobiologins mål, förutom att ta reda på om det finns liv på andra världar, är att ta reda på hur livet hände här på jorden.

Lär dig något nytt varje dag.

Relaterade inlägg

Botón volver arriba

Annonsblockerare upptäckt

Du måste ta bort AD BLOCKER för att fortsätta använda vår webbplats TACK